刀具磨损检测专用图像采集系统技术方案

刀具磨损检测专用图像采集系统，它涉及一种图像采集系统，以解决现有方法实现刀具破损检测，没有采用专用的图像采集系统，采集的图像模糊无法识别，无法准确的得到刀具的磨损量，无法实现评价刀具寿命使用最大化的问题，它包括CCD工业摄像机、扩倍镜、远心镜头、环形光源、数据采集线、翻拍台和计算机；翻拍台的上方由下至上布置有同轴设置的环形光源、远心镜头、扩倍镜和CCD工业摄像机；CCD工业摄像机和远心镜头之间布置有与二者连接的扩倍镜；CCD工业摄像机通过数据采集线与计算机通讯连接。本实用新型专利技术用于刀具磨损检测图像采集。

A special image acquisition system for tool wear detection

The tool wear special image acquisition system, which relates to an image acquisition system, to solve the existing method of tool breakage detection, without the use of special image acquisition system, the image fuzzy cannot identify, unable to accurately get the wear of the tool, can not achieve the evaluation tool life to maximize the use of problem, it includes the CCD industry camera, expansion times mirror, telecentric lens, annular light source, data collection line, copying table and computer; above the copying table from the bottom layout of a ring light source arranged coaxially telecentric lens, expanding magnification and CCD industrial camera; a mirror is connected to the two times to expand the layout between CCD industrial camera and telecentric lens; CCD industrial camera and computer through the data acquisition communication connection line. The utility model is used for cutting tool abrasion detection and image acquisition.

【技术实现步骤摘要】
刀具磨损检测专用图像采集系统
本技术涉及一种图像采集系统，具体涉及一种基于最小外接矩形的刀具磨损检测专用图像采集系统，属于机器视觉的刀具磨损检测领域。
技术介绍
BTA深孔钻钻孔加工时，刀具磨损在机械加工中是一种必定存在的现象，刀具的磨损直接会影响到加工质量、效率以及经济效益，研究刀具磨损使刀具寿命利用最大化对机械加工以及降低加工成本具有十分重要的意义。随着人们对机器视觉的研究越来越深入，基于机器视觉的刀具磨损检测在刀具磨损监测领域应用越来越多。机器视觉观察刀具磨损更加直观，比传统的工人根据观察工件表面、振动以及噪声等方法来判断刀具磨损的传统方法来考虑是否换刀更加精确。对现有技术专利检索发现，申请号为200910035356.8，专利技术名称为：基于工件加工表面图像分析的刀具磨损状态评价方法的中国专利技术专利申请。该专利技术提供一种基于图像识别以及根据多特征融合分类方法来实现刀具破损、破损状态的定时定量检测；但是这种方法受到机床振动的影响比较大，采集的图像容易失真，采集图像时CCD摄像机受光照的影响的比较大，容易出现模糊图像。采集的图像的没有经过图像处理直接识别容易出现差错，无法准确的得到刀具的磨损量。无法为以后加工的刀具使用寿命提供理论依据，使刀具寿命使用最大化。
技术实现思路
本技术提出一种刀具磨损检测专用图像采集系统，以解决现有方法实现刀具破损检测，没有采用专用的图像采集系统，采集的图像模糊无法识别，无法准确的得到刀具的磨损量，无法实现评价刀具寿命使用最大化的问题。本技术为解决上述问题采取的技术方案是：刀具磨损检测专用图像采集系统包括CCD工业摄像机、扩倍镜、远心镜头、环形光源、数据采集线、翻拍台和计算机；翻拍台的上方由下至上布置有同轴设置的环形光源、远心镜头、扩倍镜和CCD工业摄像机；CCD工业摄像机和远心镜头之间布置有与二者连接的扩倍镜；CCD工业摄像机通过数据采集线与计算机通讯连接。本技术的有益效果是：本技术采用CCD工业摄像机、二倍扩倍镜、100倍远心镜头、环形光源、数据采集线组成图像采集系统来采集图像，室内采集受光照的影响小，且因环境影响而产生的噪声影响小；利用图像采集系统采集刀具磨损图像并且传输到计算机内；对采集好的图像进行图像预处理，包括图像灰度化、中值滤波降噪处理、图像平滑处理、图像迭代法阈值分割；对处理好的图像利用最小外接矩形求出刀具磨损区域的最小外接矩形的宽度，采用最小外接矩形采集刀具磨损区域最小外接矩形精度高，受主观影响小，能够准确的得到刀具的磨损量，为以后加工的刀具使用寿命提供理论依据，使刀具寿命使用最大化。避免浪费，可以将其应用到数控机床加工当中的刀具在线监测实现在线换刀，降低人力消耗。本技术适用于BTA深孔钻磨损检测。附图说明图1为图像采集系统示意图；图2为要采集的BTA深孔钻的结构示意图。具体实施方式下面结合附图举例对本技术的技术做进一步的详细说明。如图1-图2说明，刀具磨损检测专用图像采集系统包括CCD工业摄像机1、扩倍镜2、远心镜头3、环形光源4、数据采集线7和翻拍台5；翻拍台5的上方由下至上布置有同轴设置的环形光源4、远心镜头3、扩倍镜2和CCD工业摄像机1；CCD工业摄像机1和远心镜头3之间布置有与二者连接的扩倍镜2；CCD工业摄像机1通过数据采集线7与计算机8通讯连接。如图1所示，本技术所检测的刀具用于深孔加工的BTA深孔钻，试验所用的是直径为16mm的焊接式BTA深孔钻，图1中所示的为加工合格所退下来的刀具。如图2所示，BTA深孔钻切削部分是由三个硬质合金刀片交错地焊接在刀体上，分别为周边刀片9、中心刀片10以及中间刀片11，还设置有排屑槽12，全部切削刃在切削时可布满整个孔径，并起分屑作用；两个支撑块13可增大切削过程的稳定性。在深孔钻削的实际加工中，BTA深孔钻的各个刀齿前刀面、后刀面、主切削刃、副切削刃和钻尖都会发生磨损，由于错齿钻头每个刀齿之间有一定的覆盖量，在实际加工中的每个齿的磨损情况是不同的，由于外齿的转矩和切削速度最大，所以周边刀片磨损最严重，其次是中间齿，中心齿的磨损程度相对较好。因此，本技术的磨损检测主要是利用周边刀片1的磨损图像。首先是利用光学图像采集系统采集BTA深孔钻周边刀片的后刀面磨损图像，并且传输的计算机内；然后对采集的图像进行预处理，其中包括括图像灰度化、中值滤波降噪处理、图像平滑处理、图像迭代法阈值分割；利用最小外接矩形求出BTA深孔钻周边刀片后刀面磨损区域最小外接矩形的宽度，利用像素与实际尺寸转换公式得到周边刀片的宽度，将磨损区域最小外接矩形宽度与刀片宽度相比得到比值，通过比值判断刀片的磨损程度。BTA深孔钻6放置在翻拍台5上，翻拍台5具有翻转调角度功能，以便调整BTA深孔钻6的切削部分对准环形光源4和远心镜头3，远心镜头3采集BTA深孔钻6的切削部分的图像，扩倍镜2提高图像的分辨率和清晰度，扩倍镜2采用2.0X扩倍镜；环形光源4提供远心镜头3采集图像的亮度，CCD工业摄像机将采集的图像信息、转换并经数据采集线7传输至计算机8进行预处理。硬件的参数如下表所示。BTA深孔钻磨损图像采集系统配置表优选地，扩倍镜2为工业相机镜头扩倍镜。远心镜头3为两侧远心镜头。翻拍台选用北京大恒图像视觉有限公司生产的DH-POL-FP380的翻拍台。采用刀具磨损检测专用图像采集系统实现基于最小外接矩形的刀具磨损检测的方法是：步骤一、利用图像采集系统采集刀具磨损图像，并将采集的图像传输到计算机；步骤二、将步骤一采集的磨损图像进行图像预处理，包括图像灰度化、中值滤波降噪处理、图像平滑处理、图像迭代法阈值分割；步骤三、将步骤二预处理的图像利用最小外接矩形算法求出刀具磨损区域的最小外接矩形，并求出最小外接矩形的宽度；步骤四、将步骤三所求得刀具磨损区域的最小外接矩形的宽度与刀片的最小外接矩形的宽度相比，得到比值，通过比值的大小来判断刀具磨损量的大小，判断刀具磨损程度。本文档来自技高网...

【技术保护点】
刀具磨损检测专用图像采集系统，其特征在于：它包括CCD工业摄像机(1)、扩倍镜(2)、远心镜头(3)、环形光源(4)、数据采集线(7)、翻拍台(5)和计算机(8)；翻拍台(5)的上方由下至上布置有同轴设置的环形光源(4)、远心镜头(3)、扩倍镜(2)和CCD工业摄像机(1)；CCD工业摄像机(1)和远心镜头(3)之间布置有与二者连接的扩倍镜(2)；CCD工业摄像机(1)通过数据采集线(7)与计算机(8)通讯连接。

【技术特征摘要】
1.刀具磨损检测专用图像采集系统，其特征在于：它包括CCD工业摄像机(1)、扩倍镜(2)、远心镜头(3)、环形光源(4)、数据采集线(7)、翻拍台(5)和计算机(8)；翻拍台(5)的上方由下至上布置有同轴设置的环形光源(4)、远心镜头(3)、扩倍镜(2)和CCD工业摄像机(1)；CCD工业摄像机(1)和远心镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴雪峰，吴同坤，杨树财，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23